發(fā)布時間：2018-04-04 06:39

  本文選題：仿生　切入點(diǎn)：流動控制　出處：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：噪聲污染不僅影響人們的正常休息、學(xué)習(xí)及工作,而且還會誘發(fā)多種疾病,嚴(yán)重危害人體健康,并對社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響�，F(xiàn)代交通工具及工業(yè)設(shè)備是環(huán)境噪聲的主要噪聲源,由于工作部件運(yùn)轉(zhuǎn)速度的提高,很多情況下,氣動噪聲已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機(jī)械噪聲,在總噪聲中占主導(dǎo)地位。翼型單元不僅是機(jī)翼以及風(fēng)機(jī)、風(fēng)力機(jī)等葉輪機(jī)械設(shè)計(jì)的基本元素,同時也是氣動聲學(xué)基礎(chǔ)理論研究的重要載體,開展其降噪方法與技術(shù)的研究,具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際應(yīng)用價值。流動控制是流體力學(xué)的前沿領(lǐng)域之一,與仿生學(xué)的碰撞催生了流動控制領(lǐng)域的一個重要研究分支——仿生流動控制,即通過模仿與學(xué)習(xí)生物或生物體的特有功能,進(jìn)一步增強(qiáng)流動控制的效果。不同來流條件下,薄翼型葉片氣動噪聲產(chǎn)生機(jī)理有顯著差異,在對其研究基礎(chǔ)上,本文提出多種生物體復(fù)合仿生的理念,設(shè)計(jì)了低雷諾數(shù)敏感性的仿生葉片,開展了其降噪方法及降噪機(jī)理研究,并在翼型風(fēng)機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)用性試驗(yàn)。應(yīng)用NAFnoise翼型噪聲分析軟件計(jì)算了NACA 0006翼型在不同雷諾數(shù)、不同攻角下的噪聲單元構(gòu)成及頻譜特性�；谙议L的雷諾數(shù)為5×104-1.9×105范圍內(nèi),在0°攻角時,窄頻特性的層流邊界層渦脫落噪聲為主導(dǎo)噪聲;在5°攻角時,隨著雷諾數(shù)的增加,邊界層發(fā)生轉(zhuǎn)捩或分離,中低頻段的噪聲增大,總聲壓級頻譜呈現(xiàn)寬頻特性;在10°攻角時,吸力面?zhèn)攘鲃臃蛛x尺度增大,由流動分離引起的分離噪聲及湍流邊界層噪聲占主導(dǎo)作用,低頻噪聲更加突出�；谶@些結(jié)論,設(shè)計(jì)仿生結(jié)構(gòu)時可考慮通過翼型葉片前緣形狀的改變降低層流邊界層噪聲,通過表面形狀和尾緣結(jié)構(gòu)的改變來降低湍流邊界層噪聲。數(shù)值模擬是氣動聲學(xué)的重要研究手段,被國內(nèi)外研究者廣泛采用。為了獲得準(zhǔn)確氣動噪聲源的聲學(xué)信號、捕捉流動產(chǎn)生的小尺度渦,開展了數(shù)值模擬方法及網(wǎng)格無關(guān)性分析研究。氣動聲源選用了可精確求解小尺度渦的動態(tài)Smagorinsky-Lilly模型求解,以便于分析仿生結(jié)構(gòu)對邊界層演化影響。采用C-型六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格離散計(jì)算域,通過分析網(wǎng)格數(shù)量對阻力系數(shù)及表面壓力系數(shù)的影響,確定了網(wǎng)格密度。仿生流動控制研究常用仿生模本為，

本文編號：1708800